Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ПРОГРАММНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСАДКИ И НАБУХАНИЯ ОБРАЗЦОВ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ОТТИСКНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Арутюнов С.Д. 1 Муслов С.А. 1 Сакиева З.В. 1 Пивоваров А.А. 1 Арутюнов Д.С. 1 Деев М.С. 1 Балоян А.Б. 1
1 ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава РФ
Предложен метод оценки деформаций при усадке и набухании стоматологических оттискных материалов, возникающих при различных условиях и времени хранения оттисков, а также после химического воздействия при дезинфекции. Такие деформации являются крайне нежелательными, поскольку снижают размерную стабильность оттисков и качество протезирования. Помимо мониторинга линейных размеров и площади осевых сечений оттисков, а также их объема рекомендован к применению коэффициент анизотропии, отражающий различия в тенденциях к изменению размеров образца в различных направлениях. Решение выполнено с помощью системы компьютерной алгебры Mathcad. В итоге разработан программный алгоритм, позволяющий определять в автоматическом режиме все параметры изменения геометрии (размеров и формы) стоматологических оттисков с высокой точностью. Усадка и набухание образцов обсуждаются в терминах явлений синерезиса и имбибиции, характерных, как известно, для водных дисперсных сред (гелей и студней).
стоматологические оттискные материалы
размерная стабильность
усадка
набухание
1. Арутюнов С.Д., Царев В.Н., Остроухова А.А. Современные технологии дезинфекции и стерилизации в стоматологической практике: учебное пособие. – М.: УМО МЗ РФ, 2002. – 74 с.
2. Арутюнов С.Д., Царёв В.Н., Остроухова А.А. Основы применения современных методов стерилизации и дезинфекции в стоматологической практике: учебное пособие. – М.: УМО МЗ РФ, 2002. – 74 с.
3. Арутюнов С.Д., Романенко Н.В., Цветкова Л.А., Карпова В.М., Моторкина А.В. Дезинфекция и стерилизация мероприятия в амбулаторной стоматологической практике: учебно-методическое пособие. – М., 2003. – 20 с.
4. Арутюнов С.Д., Царев В.Н., Остроухова А.А. Основы современных методов стерилизации и дезинфекции в стоматологической практике: руководство для студентов медицинских вузов. – М.: ВУНМЦ МЗРФ, 2003. – 112 с.
5. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1975. – 512 с.
6. Конёк Д.А. Физические модели эффекта отрицательного коэффициента Пуассона твердых тел. Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси // Молодые ученые: материалы Международной научной конференции. – М.: МИРЭА, 1–4 октября 2002. – С. 15–18.
7. Муслов С.А., Арутюнов С.Д., Сакиева З.В. Подсчет изменений линейных размеров, площади осевого сечения и объема стоматологических оттисков // Проблемы современной медицины: актуальные вопросы: сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. – Красноярск, 6 ноября 2014. – С. 141–146.
8. Херхагер М., Партолль Х. Mathcad 2000. Полное руководство. – Киев: BHV, 2000. – 412 с.
9. Царев В.Н., Абакаров С.И., Умарова С.Э. Динамика колонизации микробной флорой полости рта различных материалов, используемых для зубного протезирования // Стоматология. – 2000. – № 1. – С. 55–57.
10. Fenno J.C., Coulter W.A., Lopatin D.E. Профилактика инфекций в стоматологии. В кн. Микробиология и иммунология для стоматологов / под ред. Р. Ламант, Р. Берне, Д. Лебланк. – М.: Практическая медицина. – 2010. – С. 475–500.
11. Fung Y.C. Biomechanics, mechanical properties of living tissues. – New York: Blackwell Scientific Publications, 1993. – 568 p.

Одной из актуальных задач современного материаловедения, в том числе стоматологического, является создание принципиально новых материалов, способных проявлять программируемые, а значит, существенно нелинейные деформационные свойства вплоть до получения адаптивной приспособительной реакции на внешнее воздействие. Решение такого типа вопросов должно лежать через теоретическое изучение структурных уровней реализации деформационного поведения – макро-, мезо-, микроскопических [6] и, конечно, экспериментальные исследования с последующим подробным численным анализом.

Цель исследования. К разряду нерешенных проблем относятся вопросы деформационного поведения материалов, подверженных явлениям синерезиса (дегидрации – самопроизвольного уменьшения объёма студней или гелей, сопровождающегося отделением жидкости, классический пример – «отстаивание» простокваши) и имбибиции (набухания вследствие пропитывания средой другой субстанцией) [5]. Стоматологические оттискные материалы также испытывают эти явления. Поэтому разработка критериев их деформации и анализ эволюции формы и размеров данных материалов при различных условиях хранения, а также после дезинфекционных мероприятий представляют собой актуальную задачу.

Результаты исследования и их обсуждение

Относительные изменения линейных размеров и площади осевого сечения образцов из оттискных материалов до и после усадки являются важными параметром процессов синерезиса и имбибиции, протекающих в этих образцах, очевидно, более информативными, чем критерии, вычисленные на основании измерений массы образцов. Хотя как раз такие измерения традиционно доминировали в ранней мировой литературе, посвященной данным вопросам. Именно деформации усадки и набухания снижают размерную стабильность оттисков и качество ортопедического лечения.

Также представляет определенный интерес показатель, характеризующий количественные различия в усадке/набухании образцов в зависимости от направления по отношению к осям симметрии образцов, если таковые имеются. Например, в случае образцов П-образной формы усадка в радиальном направлении (по радиусу), выраженная в процентах, может быть меньше или больше, чем усадка в осевом направлении (по высоте) [7].

Этот параметр может рассматриваться как некий коэффициент анизотропии процесса усадки/набухания, поскольку он отражает различия в тенденциях к изменению размеров образца в виде прямого кругового цилиндра из оттискной массы по двум взаимно перпендикулярным направлениям, проведенным через геометрический центр цилиндра, одно из которых совпадает с осью цилиндра. В случае образца П-образной формы из альгинатного материала коэффициент анизотропии меньше единицы. Это свидетельствует о том, что усадочные процессы в радиальном направлении образца протекают менее интенсивно, чем по оси. Этот факт требует определенного осмысления и проведения дополнительных опытов и, на наш взгляд, может стать объектом дальнейших исследований. Возможно, он является неким артефактом, связанным с тем, что деформации образца в осевом направлении обусловлены также наличием силы тяжести, действующей на образец, как известно, всегда вертикально вниз. Тем не менее предложенный параметр, несомненно, может быть полезен при анализе процессов синерезиса и имбибиции в образцах стоматологических оттискных материалов, например, в зависимости от условий и сроков хранения или от режимов химической обработки в целях дезинфекции оттисков. Как известно, дезинфекция является актуальной и нерешенной проблемой стоматологии, а инфекционному контролю постоянно уделяется большое внимание [1–4, 10]. На стоматологическом приеме всегда имеется достаточно высокий риск передачи инфекции через инструменты, оттиски зубных рядов, зубные протезы, контактирующие с полостью рта, особенно на этапах их изготовления или при передаче в зуботехническую лабораторию [9].

Отметим также, что введенный нами коэффициент анизотропии материалов при усадке/набухании autyun01.wmf в некотором смысле подобен другому материальному параметру деформируемых тел – коэффициенту поперечной деформации, известному также как коэффициент Пуассона autyun02.wmf [11]. Видно, что в отличие от коэффициента Пуассона расчетная формула для коэффициента анизотропии не содержит знака минус. Тем не менее коэффициент A также выше нуля, как и коэффициент Пуассона, поскольку, например, в опыте с образцом из альгинатного материала усадка имеет место в обоих выбранных направлениях образца и относительная деформация отрицательна также в обоих направлениях (то есть одного знака). В плане отличий предложенного для анализа деформаций оттисков коэффициента анизотропии от коэффициента Пуассона отметим, что коэффициент поперечной деформации для «обычных» материалов не может быть выше 0,5, а у большинства конструкционных материалов значения μ колеблются в пределах 0,2–0,4 [6]. Что касается границ изменения коэффициента анизотропии, этот вопрос требует дополнительных детальных исследований для всей гаммы существующих оттискных материалов и образцов различной формы.

Программный алгоритм измерения параметров усадки и набухания образцов стоматологических оттискных материалов был разработан в системе компьютерной алгебры Mathcad 15 («Math» – Mathematics, математика, «cad» – computer aided design, система автоматического проектирования, САПР) [8]. Математический процессор Mathcad в своем арсенале имеет инструменты для чтения и отображения файлов изображений, а именно команду READBMP («File»). Она может считывать изображения в оттенках серого цвета из файла. Это позволяет после импорта изображений из 3D сканера получить для дальнейшей обработки массивы целых чисел от 0 до 255, а также рассчитать размеры и параметры деформации оттисков (рисунок).

pic_5.wmf

Заключительный фрагмент листинга программы, позволяющей в автоматическом режиме определять базовые размеры образцов стоматологических оттисков и вычислять основные параметры их усадки/набухания

Проценты усадки оттиска из альгинатного материала по всем рассчитанным параметрам полностью соответствовали значениям, полученным при вычислениях с помощью другой примененной нами универсальной программы – графического редактора Adobe Photoshop. Вычисления здесь производились вручную и были достаточно рутинными. Исключение составили расчеты в программе анализа медико-биологических изображений ImageJ. Однако они касались только площади осевого сечения оттисков.

Выводы

Предложен ряд основных критериев анализа деформации при усадке/набухании образцов, среди которых следует выделить коэффициент анизотропии сопутствующих процессов синерезиса/имбибиции в стоматологических оттискных материалах.

Разработан программный алгоритм, позволяющий определять в автоматическом режиме все параметры изменения геометрии – размеров и формы стоматологических оттисков с высокой точностью.

Следующим этапом работы должно стать обоснование численных значений критериев размерной стабильности оттискных материалов, превышение которых нежелательно и недопустимо, поскольку ухудшит качество ортопедических конструкций и лечения больных.

Рецензенты:

Мальгинов Н.Н., д.м.н., профессор, проректор, ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава РФ, г. Москва;

Цаликова Н.А., д.м.н., профессор кафедры гнатологии и функциональной диагностики, ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава РФ, г. Москва.

Работа поступила в редакцию 18.03.2015.


Библиографическая ссылка

Арутюнов С.Д., Муслов С.А., Сакиева З.В., Пивоваров А.А., Арутюнов Д.С., Деев М.С., Балоян А.Б. ПРОГРАММНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСАДКИ И НАБУХАНИЯ ОБРАЗЦОВ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ОТТИСКНЫХ МАТЕРИАЛОВ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 1-3. – С. 453-456;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37036 (дата обращения: 28.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074